湿热老化对碳纤维/环氧树脂基复合材料力学性能影响研究

研究了3.5%(质量分数)NaCl溶液和去离子水两种介质分别在30℃和80℃两个温度下溶液浸泡对碳纤维增强树脂基复合材料力学性能的影响.研究发现:浸泡使复合材料的力学性能下降,80℃下浸泡使复合材料力学性能下降更显著;低温下介质组分对复合材料的影响不是很明显,80℃下去离水中浸泡对复合材料的静态力学性能破坏更显著.     

Effect of Plasma Etched CNFs on Toughness and Mechanical Properties of Epoxy Composites

Carbon nanofibers (CNFs) are plasma etched by using cold plasma of air and helium for different time durations. Changes in surface functional groups of CNFs due to plasma treatment were estimated by using elemental analysis and temperature programmed decomposition in helium atmosphere. The influence of plasma etched CNFs on the toughness of epoxy and tensile and flexural strength of carbon–epoxy composites have been studied. Results indicate that, air plasma etched CNFs can improve the toughness of epoxy, while helium plasma etched CNFs could not impart improved toughness to epoxy composites. On the other hand, mechanical properties of carbon–epoxy made with air plasma etched CNFs improved significantly as compared to helium plasma etched CNFs as well as untreated CNFs.     

环氧树脂复合材料的制备及力学性能

通过配方设计,以硅烷偶联剂改性的空心玻璃微珠(HGB)为填料,端羧基液体丁腈橡胶(CTBN)为增稠剂和增韧剂,环氧树脂(EP)为基体,经变温分段固化技术制备环氧树脂/端羧基丁腈橡胶/空心玻璃微珠(EP/CTBN/HGB)三元泡沫复合材料并研究其力学和流变性能。结果表明,CTBN使得复合材料由脆性断裂变为韧性断裂;CTBN劣化了复合材料模量而HGB弥补了复合材料模量;当CTBN、HGB含量分别为12%(质量分数)和30%(体积分数)时,三元复合材料的冲击、弯曲、拉伸强度及弯曲模量均优于纯EP。另外,纯环氧树脂和EP/CTBN共混物的黏度呈现出牛顿流体的流变行为,而三元共混物的黏度表现出明显的剪切变稀现象。     

碳纤维增强羟基磷灰石/环氧树脂复合材料的制备与力学性能

采用树脂传递模塑(RTM)工艺制备了碳纤维增强环氧树脂以及碳纤维增强羟基磷灰石(HA)/环氧树脂两种复合材料，并测试了其力学性能。结果表明，RTM工艺可以基本保证环氧基体均匀浸入碳纤维织物内部。碳纤维增强HA，环氧复合材料的冲击韧性高于碳纤维增强环氧复合材料，而弯曲强度和弯曲模量低于碳纤维增强环氧复合材料。两种复合材料的弯曲强度远高于人体皮质骨，弯曲模量与皮质骨非常接近。动态力学分析(DMA)表明加入HA后，复合材料的贮存模量和内耗降低，玻璃化转变温度升高。     

纳米粒子改性环氧树脂及其复合材料力学性能研究

通过机械共混法制备了Al2O3纳米粒子改性环氧树脂基体,研究了纳米粒子含量对改性树脂基体力学性能的影响,并采用紧凑拉伸实验研究了纳米粒子改性环氧树脂的断裂韧性。利用改性树脂制备了玻璃纤维增强复合材料,研究了改性复合材料的力学性能与纳米粒子含量之间的关系。结果表明:纳米粒子的加入明显改善了环氧树脂基体的断裂韧性并且有助于提高树脂与纤维之间的界面粘接强度,因而使改性复合材料的层间性能明显提高而其他力学性能基本不变。     

多壁碳纳米管/环氧树脂聚合物热电和力学性能实验研究

通过比较多壁碳纳米管在不同溶剂中的分散性,优选出(N,N-DMF)表面活性剂和甲醇的混合液,来超声分散碳纳米管,制备成碳纳米管增强的环氧树脂基聚合物.电学和摩擦性能测试表明,随碳纳米管含量的增加,复合材料的体积电阻率呈几何量级的降低,摩擦系数近线性降低.常温下力学性能测试表明,随着碳纳米管含量的增加,其弹性模量先增后降.在50℃时,对于碳纳米管含量≤1%(质量分数,下同)的复合材料,经历了可逆的粘弹性阶段后进入了塑性变形,且温度对复合材料的弹性模量和拉伸强度影响较大;而对于碳纳米管含量＞1%的复合材料,其力学性能反而发生退化.     

冷等离子处理对炭纤维表面及复合材料性能的影响

空气气氛下对T300炭纤维进行不同时间的等离子处理。对处理后的炭纤维表面进行了扫描电镜(SEM)观察,对表面活性基团进行了红外光谱测试。结果显示,随着处理时间的增长,纤维表面沟槽长度加长,程度加深,表面粗糙度增大。纤维表面并没有明显的活性基团产生。将处理后的炭纤维制备成单向增强板,测得试样的弯曲模量达到109GPa;弯曲强度在处理时间为16min之内增加较快达到1241.5MPa,超过16min之后开始下降。等离子处理前后的力学性能相比,弯曲模量提高了50.97%,弯曲强度提高了46.89%。实验结果显示,等离子处理16min能够得到比较好的界面结合性能和力学性能。     

The Role of the Resin Matrix/Hardener Ratio on the Mechanical Properties of Low Volume Fraction Epoxy Composites

The mechanical performance of composite materials is usually associated with the properties of their reinforcement. However the matrix materials also play an important role as is the case for thermoset resin matrix composites which can be designed for specific applications by properly changing the polymer used as matrix. The mechanical, physical and chemical properties of the polymer matrix can be tailored by changing the processing conditions and the type and amount of the chemical substance used as hardener. In this work an investigation was carried out on the variation of the mechanical properties of two composites of large commercial applications as a function of the resin matrix formulation. The mechanical properties of the matrix where modified by varying the amount of hardener. Experimental results showed that it is possible to considerably vary the performance of low volume fraction composites by the proper processing of the matrix. In particular, it was observed that a significant change on the deformability of the composites can be obtained. Micromechanics equations were used to explain the experimental trends observed.     

石墨烯/环氧树脂复合材料的制备与力学性能

通过对氧化石墨热膨胀还原并用超声分散制备了石墨烯,并对所得产物进行分析表征。用超声分散和模具浇注成型法制备了石墨烯/环氧树脂纳米复合材料。研究了石墨烯含量对石墨烯/环氧树脂复合材料力学性能和断面形貌的影响,分析了石墨烯对环氧树脂的增强机理。结果表明,随着石墨烯含量的增加,石墨烯/环氧树脂复合材料的拉伸强度及模量先增加后减小;当石墨烯的质量分数为0.1%时,复合材料的拉伸强度达到最大值60.9MPa,比纯环氧树脂提高了16.88%;当石墨烯的质量分数为0.5%时,复合材料的拉伸模量达到最大值2833.3MPa,比纯环氧树脂提高了48.29%。     

四羟基多面体倍半硅氧烷/环氧树脂复合体系的制备及性能研究

采用环己基三氯硅烷为反应物,乙腈为溶剂,通过水解缩合反应合成出纯净的环己基六聚笼型倍半硅氧烷,通过FT-IR,(29)Si-NMR对其结构等进行了表征;通过将合成的环己基笼型硅氧烷进行水解,生成了一种新的带有稳定羟基的硅氧烷,并对产物进行了表征;用带有稳定羟基的硅氧烷对环氧树脂进行改性,并对所形成的复合材料的热稳定性、...     

微波固化碳纤维/环氧树脂复合材料NOL环及其力学性能

采用微波固化技术,对碳纤维/环氧树脂复合材料NOL环进行了固化试验研究。综合运用红外光谱、微观CT扫描系统、力学拉伸试验机和扫描电子显微镜等试验方法分析材料的固化行为、微观形态及力学性能,并与传统热固化试样进行了对比。研究结果表明,微波固化方式与传统热固化方式的固化机理不同,微波固化可显著缩短固化周期;微波固化过程中未引入新的化学反应,且2种固化方式所获得的固化产物化学结构相同;CT扫描分析揭示出微波功率的大小对碳纤维复合材料孔隙率有着重要的影响;在相同固化温度条件下,微波固化复合材料NOL环的拉伸强度和层间剪切强度均低于热固化复合材料,这主要归因于微波固化复合材料具有较大的孔隙率;扫描电镜分析表明微波固化复合材料树脂和纤维的粘接情况要稍好于热固化复合材料。     

热膨胀微球增强剪切增稠胶/聚氨酯泡沫复合材料的力学性能

使用热膨胀微球和水为发泡剂制备剪切增稠胶增强聚氨酯泡沫.采用正交实验法选取了制备剪切增稠胶/聚氨酯泡沫复合材料的最佳工艺.研究了热膨胀微球含量对剪切增稠胶/聚氨酯泡沫的密度、压缩强度、静态吸能量等力学性能的影响.研究结果表明,130℃下剪切增稠胶质量分数为15％,异氰酸酯指数为0.9,热膨胀微球质量分数为3％时制备的泡沫性能最佳.另外,热膨胀微球的加入会使体系的黏度发生变化,影响发泡效果.添加热膨胀微球不仅使泡沫的密度减小,而且使泡沫的压缩强度和静态吸能量增大.利用热膨胀微球可制备出轻质的吸能材料.     

An Investigation of the Effect of High Speed Mixing on the Mechanical and Physical Properties of Direct Compression Lactose

The effect of high speed mixing on the mechanical and physical properties of four commercially available grades of direct compression lactose is considered. The changes that are evidenced in these properties are found to be specific to each grade of lactose and it is recommended that due consideration be given to the effects of incorporating such a process if inter-batch tablet variation is to be avoided.     

多壁碳纳米管/环氧树脂复合材料的吸波性能

本文将高温碱处理多壁碳纳米管分散到环氧树脂中制成多壁碳纳米管/环氧树脂吸波复合材料,并研究了该复合材料的微波吸收性能。改变碳纳米管高温碱处理的浓度可以使复合材料的最大吸收峰向高频方向移动,与此同时,吸收峰强度和吸波频宽也有所提高,这对于调整雷达吸波材料的吸波频段、吸波强度和吸波频宽有着十分重要的意义。测试结果还表明,这种新型吸波复合材料的体积电阻率在106~107Ω.cm数量级,具有良好的抗静电的能力。     

量子点/环氧树脂复合材料的制备及性能

通过自组装技术将十二胺包覆到CdSe量子点表面实现量子点的氨基改性,并以三乙烯四胺为固化剂制备得到CdSe量子点/环氧树脂复合材料,研究了量子点表面氨基改性对复合材料性能的影响。通过高分辨透射电镜表征量子点的分散情况及粒径大小,X射线能谱表征量子点改性前后元素的变化,动态光散射表征量子点团簇在环氧基体中的粒度分布,紫外-可见光谱表征复合材料的透明性,荧光光谱表征复合材料的荧光性能,冲击试验表征量子点改性前后对复合材料的增韧作用。结果表明,氨基改性量子点/环氧树脂复合材料的透明度为原始量子点/环氧树脂复合材料的2倍,荧光强度为原始量子点/环氧树脂复合材料的4倍。当量子点含量为0.5%时,氨基改性量子点/环氧树脂复合材料的冲击强度达7.28 k J/m~2。     

环境温度对聚氨酯弹性体/环氧复合板力学性能的影响

制备了聚氨酯弹性体/环氧复合板;研究了环境温度对复合板的拉伸、弯曲力学性能的影响。结果表明:复合板的扯断力、弯折力及聚氨酯弹性体的拉伸性能随环境温度的升高先下降再上升,断口处的粘接状态对复合板的弯折力影响显著。     

制备工艺对Cf/SiC复合材料力学性能的影响

分别采用先驱体裂解-热压和先驱体浸渍-裂解方法制备出了Cf/SiC复合材料.重点探讨了不同制备工艺对复合材料纤维/基体间界面和力学性能的影响.研究表明,采用先驱体裂解-热压工艺制备复合材料时,由于制备温度较高,复合材料中纤维与基体间的界面结合强,同时纤维本身性能的退化严重,因此复合材料表现为脆性断裂,具有较低的力学性能.而采用先驱体浸渍-裂解法制备复合材料时,由于致密化温度较低,复合材料中纤维与基体的界面结合较弱,而且纤维的性能保留率较高.因此,纤维能够较好地发挥补强增韧作用,复合材料具有较好的力学性能, 其抗弯强度和断裂韧性分别为573.4MPa和17.2 MPa*m1/2.     

聚硅氧烷/聚己内酯/环氧树脂复合体系的制备及性能

采用端硅氧烷基聚己内酯/聚硅氧烷混合物(PCL-TESi/PDMS-TESi)作为增韧剂和无机前驱物,通过与环氧树脂(EP)共混制得聚硅氧烷/聚己内酯/环氧树脂复合体系.利用扫描电镜(SEM)、X光电能谱(XPS)对复合体系进行了两相相容性分析和表面元素分析,并研究了体系的拉伸性能、耐热性和耐水性.结果表明:复合体系在固化过程中,Si元素在一定程度上向表面迁移富集;随着PCL-TESi/PDMS-TESi量的增加,两相形貌经历了“海岛”结构IPN结构-“海岛”结构的变化;当复合体系中PCL-TESi /PDMS-TESi与EP质量比为5∶5时,断裂伸长率由0％提高到27％,抗拉强度基本不变,5     

反应型有机修饰剂对环氧树脂/粘土纳米复合材料热/机械性能的影响

使带有环氧基团的三缩水甘油基对氨基苯酚(TGPAP)分别与溴代正丁烷(BB)、2-溴乙醇(BE)反应,合成了反应型粘土有机修饰剂溴化(正定烷基)双环氧基(4-环氧醚基)铵(TGPAPB)和溴化(2-羟乙基)双环氧基(4-环氧醚基)铵(TGPAPE)。用这两种修饰剂改性粘土,分别制备出具有相同反应官能团但与环氧树脂的相容性略有不同的两种有机化粘土(B-Clay和E-Clay)。再用“粘土淤浆复合法”制备出两种环氧树脂/粘土纳米复合材料,研究了两种反应型有机修饰剂对纳米复合材料的结构和性能的影响。结果表明：带有羟基的E-Clay以高度无规剥离形式均匀分布在环氧树脂基体中;而B-Clay则形成了无规剥离/插层混合结构。两种粘土均参与固化反应在环氧树脂基体和粘土片层间产生了较强的界面作用力,从而显著提高了纳米复合材料的拉伸强度。粘土质量分数为3%的两种纳米复合材料,其拉伸强度分别达到32.4 MPa(E-Clay)和28.0 MPa(B-Clay),比对应的纯环氧树脂聚合物分别提高了76.47%和52.51%。同时,这两种纳米复合材料的玻璃化转变温度(T_g)也略有提高。